工具钳工技师论文拉延筋对汽车覆盖件成型的影响_工具钳工高级技师论文
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拉延筋对汽车覆盖件成型的影响
摘要：大型汽车覆盖件成型中，拉延筋的位置与大小对零件质量的影响致关重要。
关键词：汽车覆盖件，拉延筋，局部凸筋。
在汽车和模具工业中，CAE技术已被广泛应用，为提高汽车和模具的设计水平，缩短新产品的开发周期发挥着越来越重要的作用。在模具及冲压领域，板料冲压成形CAE技术的应用可以大大提高模具精度，缩短模具新产品的开发周期，有效提高冲压件质量，在模具和汽车新产品开发中应用越来越多，应用水平也不断提高。
有限元无法克服的矛盾：
目前国内、外的有限元仿真软件都是基于弹塑性有限变形理论开发的，按算法的不同可分为隐式和显式两大类，这两类软件各有特点。隐式算法要求解联立方程组，常常会遇到难以收敛的难题，但由于接触力的计算采用了拉格朗日乘子法，可以精确满足边界条件，因此计算结果的应力场比较精确，对于回弹的计算比较有利；显式算法无须求解联立方程组，因此无条件收敛，但受稳定性限制，有最小时间步长的要求，计算中常常要花费较多时间，为了减少计算时间，一般采取加大冲压速度和板料质量密度的方法。尽管显式软件有一些先天性缺陷，但是由于它没有收敛性问题，在工程中应用越来越广泛。
使用有限元仿真软件模拟实际冲压成形过程，要想得到满意的结果，必须处理好计算精度和速度这一对矛盾，而这恰恰是仿真软件所无法克服的，其原因是：
1.通常板料划分的网格越密，有限元仿真计算的精度就越高，但是花费的计算时间就越长，特别是对于大型汽车覆盖件，为了使计算时间不至于太长，必须控制单元总数，导致对冲压件形状拟合的精度降低；
2.为了减少计算时间，人为地加大冲压速度，由此也带来了不真实的惯性效应，降低了计算结果的可靠性；
3拉延筋是冲压模具上非常重要的工艺结构，它的尺寸较小、曲率较大，要想精确地描述它，就需要很密的网格单元，因此有限元仿真软件大都采用等效拉延筋模型，但这种模型忽略了沿拉延筋方向材料间的不均匀挤压作用，另外对于压边圈闭合时不能模拟出拉延筋的成型效果，在压料面形状起伏较大时失真较大，因而不能非常正确地反映实际情况。
因此，我们决定具体整改方法是：实现材料的塑性变形就得修整模具，改变拉延模拉延筋结构，以控制走料速度，形成内部走料大于外围，使中间材料产生胀形，增加制件表面刚性。
一．双筋结构的工艺改进： 1.拉延筋结构：
拉延筋在汽车覆盖件的拉延成形中占有非常重要的地位。这是由于在拉延成形过程中，毛坯的成形需要一定大小且沿周边适当分布的拉力，这种拉力来自冲压设备的作用力、法兰部分毛坯的变形抗力和压料面的作用力。压料面的作用力只靠在压边力作用下模具和材料之间的摩擦力往往是不够的，需要在压料面上设置能产生很大阻力的拉延筋以满足毛坯塑性变形和塑性流动的要求。同时，利用拉延筋可以在较大范围里控制变形区毛坯的变形大小和变形分布，抑制破裂、起皱和表面畸变等多种冲压质量问题的产生。
可以说，在很多情况下，拉延筋是否合理设置是板金件冲压成功的关键因素之一。圆筋用于材料流入量大时的拉延，修模容易，便于调节拉延筋的阻力。矩形筋用于材料流入量少时的拉延或胀形，与圆筋相比能提供更强的附加拉力。根据这些原因，决定在结构上我们选择用矩形筋来代替圆筋（图1）。
单筋示意（图1）
在压力参数稳定的情况下，增大进料阻力。拉延件的中间位置就更能充分发生塑性变形，有利于提高制件的强度（图2）。当然，这种情况更适合曲率比较小，而又要求制件的中部有一定的强度的零件，如发动机盖、顶盖等。
双矩形筋示意（图2）
2.拉延筋布置：
拉延筋的位置必须根据拉延件形状特点、拉延深度及材料流动特点等情况而定。根据所要达到的目的不同，拉延筋的布置也不同：
a.考虑到顶盖凹模内轮廓的曲率变化不大，直线比较多，只有两个角要求进料速度较快，所以在两角设置凸筋来分散进料。
b.为了调节压料面上各部位材料变形的差异，确保材料向凹模内流动的速度比较均匀，沿凹模口四周设置双筋，弯角处不设。在压力稳定的情况下，增大了阻力，减少材料流入量，中间部位发生塑性变形，增强了工件刚性。
二．局部凸筋的工艺改进：
在一些拉延较深的零件中，存在着这样的问题，在整个零件的成型中，似乎不存在问题，并且出来的零件一眼看上去还很不错，但细看其中的一些局部，却有些很难处理的问题，下图所示的汽车顶盖就是这样的一个零件：
如果把筋封闭，这样两个角处成型后出现开裂，达不到产品的要求，我们都知道，开裂是因为不进料，继续成型时没有足够的料来补充所致，这样一来，就要求把两角处的筋取消。
取消筋后再次成型，因为没有筋，材料的流入就快，在局部的两角处就出现皱纹，延伸到产品。加筋开裂，不加筋又起皱，在局部加上一小段凸筋，其主要是把起皱时多余的料用凸筋来补偿，增加的凸筋要放在修边线以外，以保证产品的要求，如下所示：
这样成型后，延伸到产品上的裂纹没有了，修边后产品达到了要求。
总之，覆盖件的成型是一个相当复杂的问题，它涉及的知识是多方面的，仅一个零件，它就要求考虑材料的纤维方向，同一牌号不同批次的微量元素的含量，成型时操作是否正确等等一系列的问题，这些就要求我们不断学习，不断的在实践中摸索，以求更高的技能为工厂出力，为公司甚至整个中国的汽车行业出力献策。
参考文献：
1.汽车工业出版社《冲压手册》………….王孝培主编 2.西北工业大学出版社《冲压工艺学》….吴诗惇主编
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